星际介质中的分形维数与标度律：一种新的场论方法
天体物理学
2009-10-28 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
我们发展了一种描述冷星际介质(ISM)的场论方法。我们证明，热力学平衡下自变量原子数或碎片数的非相对论自引力气体，恰好等价于具有指数自互作用的单标量场\phi({\vec x})的场论。我们通过重整�群方法对该场论进行扰动和非扰动分析。我们在温度及其他物理参数的连续范围内推导出尺度行为(临界)尺度关系。 Delta M(R) \sim R^{d_H}表示大小为R的区域质量，Delta v \sim R^q表示速度色散，其中q = (d_H -1)/2。对于密度-密度相关，我们发现大距离上呈幂律行为\sim|{\vec r_1} -{\vec r_2}|^{2 d_H -6}。分形维数d_H与相关长度临界指数nu相关，d_H = 1/nu。三维单组分标量场的重整置群方法表明，长程临界行为由(非扰动)Ising固点支配。相应的尺度指数为nu = 0.631..., d_H = 1.585...和q = 0.293....均场理论给出nu =1/2, d_H = 2和q = 1/2。Ising值与均值理论值均与当前ISM观测数据兼容：1.4 \leq d_H \leq 2, 0.3 \leq q \leq 0.6。如同临界现象一般，ISM的尺度行为与临界指数可在不涉及动力学(时依赖)行为的情况下获得。作者在1996年9月5日的Nature信件中强调了自引力的重要作用。
引用
@article{arxiv.astro-ph/9609129,
title = {Fractal Dimensions and Scaling Laws in the Interstellar Medium: a new Field Theory approach},
author = {H. J. de Vega and N. S'anchez and F. Combes},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/9609129},
year = {2009}
}
备注
Latex file, 25 pages, no figures. Few minor changes. To appear in Phys. Rev. D, November 15, 1996